CN109184578A - 一种高能底喷嘴减压提速pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,它包括钻头体(1)和牙轮(2),所述钻头体(1)内开设有流体腔体(3),钻头体(1)的底部设置有冠部(4),所述冠部(4)的底表面上且位于其中心处固设有锥形钻头(5),所述冠部(4)的底表面上且沿钻头体(1)的圆周方向固设有多个主刀翼(6),相邻两个主刀翼(6)之间固设有副刀翼(7),所述主刀翼(6)上且沿其长度方向固设有多个PDC切削齿(8),主刀翼(6)上还固设有牙轮(2),牙轮(2)包括固设于主刀翼(6)顶表面上的锥形体(10)。本发明的有益效果是:结构紧凑、提高破岩效率、延长PDC切削齿使用寿命、制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及PDC钻头结构的技术领域,特别是一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头。
背景技术
PDC钻头及金刚石钻头在石油及地质钻井中应用越来越广泛,在硬地层中能取得好的使用效果和良好的经济效益,受到石油界和地质界的广泛重视。常规PDC钻头和金刚石钻头的设计以平衡设计为原则,以深锥和双锥等冠部形状作为被动防斜技术,应用到设计之中,起到一定的定心作用和稳斜作用。
目前PDC 钻头主要由钻头体(胎体)、PDC切削齿、喷嘴、保径材料和连接体等组成,依靠PDC切削齿切削地层以实现钻进,所述喷嘴是钻头内腔与外部的水力通道,喷嘴主要作用是清洗井底,将碎屑带离井底,防止钻头泥包,减少重复切削,提高破岩效率,另外在一定钻井参数下还有水力破岩作用。工作时,高速转动的钻头体带动PDC切削齿高速转动,PDC切削齿切削硬地层,同时从喷嘴喷出的流体将碎屑从井道排出。
然而在切削硬地层过程中,由于岩石过硬且尺寸大,造成PDC切削齿破损,长期使用还会造成 PDC切削齿疲劳损坏,缩短了钻头的使用寿命,而PDC切削齿损坏后,又需要重新更换新的钻头,严重降低了破岩效率。此外,PDC切削齿在破岩时,坚固的岩石被钻碎后,产生大量的颗粒状碎屑,碎屑大量沉积于井底,流体难以将碎屑从井道排出,排屑效率慢,进一步的降低了破岩效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种结构紧凑、提高破岩效率、延长PDC切削齿使用寿命、制造成本低的高能底喷嘴减压提速PDC钻头。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,它包括钻头体和牙轮,所述钻头体内开设有流体腔体,钻头体的底部设置有冠部,所述冠部的底表面上且位于其中心处固设有锥形钻头,所述冠部的底表面上且沿钻头体的圆周方向固设有多个主刀翼,相邻两个主刀翼之间固设有副刀翼,所述主刀翼上且沿其长度方向固设有多个PDC切削齿,主刀翼上还固设有牙轮,牙轮包括固设于主刀翼顶表面上的锥形体,锥形体的外表面上且从小端面到大端面之间顺次固设有一圈镶齿、盘形齿和铣齿,所述镶齿、盘形齿和铣齿的出露高度均大于PDC切削齿的出露高度,所述冠部的底表面上开设有多个底喷嘴,每个底喷嘴均与流体腔体连通,每个底喷嘴均倾斜设置,底喷嘴的出水方向与PDC切削齿的切削方向相反,所述钻头体的柱面上开设有一个与钻头体轴线呈夹角设置的侧喷嘴,侧喷嘴的出水方向与底喷嘴的出水方向相反,侧喷嘴的孔径小于底喷嘴的孔径。
所述副刀翼固设于冠部底表面上,且副刀翼与主刀翼焊接于一体。
所述主刀翼均匀分布于冠部上。
所述冠部上至少包括三个主刀翼。
所述的底喷嘴以锥形钻头为圆心均匀开设于冠部上。
所述牙轮的截面为三角形、半圆形、梯形或楔形。
本发明具有以下优点:本发明结构紧凑、提高破岩效率、延长PDC切削齿使用寿命、制造成本低。
附图说明
图1 为本发明的半剖视图;
图2 为图1的仰视图;
图3 为牙轮的截面示意图;
图中,1-钻头体,2-牙轮,3-流体腔体,4-冠部,5-锥形钻头,6-主刀翼,7-副刀翼,8-PDC切削齿, 10-锥形体,11-镶齿,12-盘形齿,13-铣齿,14-底喷嘴,15-侧喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述,本发明的保护范围不局限于以下所述:
如图1~3所示,一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,它包括钻头体1和牙轮2,所述钻头体1内开设有流体腔体3,钻头体1的底部设置有冠部4,所述冠部4的底表面上且位于其中心处固设有锥形钻头5,所述冠部4的底表面上且沿钻头体1的圆周方向固设有多个主刀翼6,本实施例中所述主刀翼6均匀分布于冠部4上,冠部4上至少包括三个主刀翼6,相邻两个主刀翼6之间固设有副刀翼7,所述主刀翼6上且沿其长度方向固设有多个PDC切削齿8。
所述主刀翼6上还固设有牙轮2,本实施例中所述牙轮2的截面为三角形、半圆形、梯形或楔形,牙轮2包括固设于主刀翼6顶表面上的锥形体10,锥形体10的外表面上且从小端面到大端面之间顺次固设有一圈镶齿11、盘形齿12和铣齿13,所述镶齿11、盘形齿12和铣齿13的出露高度均大于PDC切削齿8的出露高度,所述冠部4的底表面上开设有多个底喷嘴14,每个底喷嘴14均与流体腔体3连通,每个底喷嘴14均倾斜设置,底喷嘴14的出水方向与PDC切削齿8的切削方向相反,所述钻头体1的柱面上开设有一个与钻头体1轴线呈夹角设置的侧喷嘴15,侧喷嘴15的出水方向与底喷嘴14的出水方向相反,侧喷嘴15的孔径小于底喷嘴14的孔径。
所述副刀翼7固设于冠部4底表面上,且副刀翼7与主刀翼6焊接于一体,所述的底喷嘴14以锥形钻头5为圆心均匀开设于冠部4上。
本发明的工作过程如下:
工作前,将钻头体1上端部的锥形螺纹头与钻杆的内螺纹连接,以安装整个PDC钻头;工作时,下放钻杆并使其高速转动,钻杆带动PDC钻头高速转动,PDC钻头吃入到硬地层中,锥形钻头5将大岩石进行初步破碎,破碎后铣齿13、盘形齿12和镶齿11对岩石进一步破碎,最后由PDC切削齿8进行破碎,最终得到碎屑,因此PDC切削齿8不会直接进行破碎坚硬的大尺寸岩石,很好的保护了PDC切削齿,保证了PDC切削齿能够长期工作,进一步的提高了破岩效率。
在钻进过程中,工人在地面上操作高压泵,通过高压泵向流体腔体3中泵入高压流体,其中一部分高压流体从底喷嘴14中喷射出,由于底喷嘴14的出水方向与PDC切削齿8的切削方向相反,形成了转矩,即射出的流体给予了PDC钻头一定的动力,提高了钻头的钻速,进一步的提高了破岩效率。而另一部分高压流体从侧喷嘴15喷射出,喷射出的流体在钻头体1周围附近形成低压旋涡,同时PDC钻头的旋转也会更加增大此效果,从而在钻头体1的底部和侧面附近形成一定的压差,使得井底碎屑在此压差下不端被抽出井底,并随流体返回地面,从而加快了碎屑的排出,避免了碎屑大量沉积于井底,进一步的提高了破岩效率。
Claims (6)
1.一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:它包括钻头体(1)和牙轮(2),所述钻头体(1)内开设有流体腔体(3),钻头体(1)的底部设置有冠部(4),所述冠部(4)的底表面上且位于其中心处固设有锥形钻头(5),所述冠部(4)的底表面上且沿钻头体(1)的圆周方向固设有多个主刀翼(6),相邻两个主刀翼(6)之间固设有副刀翼(7),所述主刀翼(6)上且沿其长度方向固设有多个PDC切削齿(8),主刀翼(6)上还固设有牙轮(2),牙轮(2)包括固设于主刀翼(6)顶表面上的锥形体(10),锥形体(10)的外表面上且从小端面到大端面之间顺次固设有一圈镶齿(11)、盘形齿(12)和铣齿(13),所述镶齿(11)、盘形齿(12)和铣齿(13)的出露高度均大于PDC切削齿(8)的出露高度,所述冠部(4)的底表面上开设有多个底喷嘴(14),每个底喷嘴(14)均与流体腔体(3)连通,每个底喷嘴(14)均倾斜设置,底喷嘴(14)的出水方向与PDC切削齿(8)的切削方向相反,所述钻头体(1)的柱面上开设有一个与钻头体(1)轴线呈夹角设置的侧喷嘴(15),侧喷嘴(15)的出水方向与底喷嘴(14)的出水方向相反,侧喷嘴(15)的孔径小于底喷嘴(14)的孔径。
2.根据权利要求1所述的一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:所述副刀翼(7)固设于冠部(4)底表面上,且副刀翼(7)与主刀翼(6)焊接于一体。
3.根据权利要求1所述的一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:所述主刀翼(6)均匀分布于冠部(4)上。
4.根据权利要求1所述的一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:所述冠部(4)上至少包括三个主刀翼(6)。
5.根据权利要求1所述的一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:所述的底喷嘴(14)以锥形钻头(5)为圆心均匀开设于冠部(4)上。
6.根据权利要求1所述的一种高能底喷嘴减压提速PDC钻头,其特征在于:所述牙轮(2)的截面为三角形、半圆形、梯形或楔形。
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CN (1) | CN109184578A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110158690A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-23 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种带有混合齿齿板的铣轮及双轮铣槽机 |
CN112709536A (zh) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种抗锥铣的pdc钻头 |
CN115596363A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-01-13 | 胜利油田万和石油工程技术有限责任公司(Cn) | 一种非连续性冠部曲线钻头 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020092684A1 (en) * | 2000-06-07 | 2002-07-18 | Smith International, Inc. | Hydro-lifter rock bit with PDC inserts |
CA2686066A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-01 | Northbasin Energy Services Inc. | Pdc drill bit with flute design for better bit cleaning |
CN103089156A (zh) * | 2013-02-07 | 2013-05-08 | 杨立源 | 一种刀翼上具有盘刀切削结构的复合钻头 |
CN103527099A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-01-22 | 袁海洲 | 一种石油钻井用pdc钻头 |
CN103556953A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 山东国岳金刚石制品有限公司 | 井底负压上返喷嘴pdc钻头 |
CN103939022A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-23 | 河北驰恒钻头制造有限公司 | 一种pdc钻头与牙轮钻头联合破岩的组合钻头 |
CN106285490A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种牙轮布置在刀翼上的复合钻头 |
CN206972164U (zh) * | 2017-05-04 | 2018-02-06 | 成都市众思诚科技有限公司 | 一种牙轮pdc复合钻头 |
CN107842316A (zh) * | 2017-06-24 | 2018-03-27 | 邓立宇 | 一种井底局部减压的提速钻头 |
-
2018
- 2018-09-26 CN CN201811126682.5A patent/CN109184578A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020092684A1 (en) * | 2000-06-07 | 2002-07-18 | Smith International, Inc. | Hydro-lifter rock bit with PDC inserts |
CA2686066A1 (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-01 | Northbasin Energy Services Inc. | Pdc drill bit with flute design for better bit cleaning |
CN103089156A (zh) * | 2013-02-07 | 2013-05-08 | 杨立源 | 一种刀翼上具有盘刀切削结构的复合钻头 |
CN103527099A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-01-22 | 袁海洲 | 一种石油钻井用pdc钻头 |
CN103556953A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 山东国岳金刚石制品有限公司 | 井底负压上返喷嘴pdc钻头 |
CN103939022A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-23 | 河北驰恒钻头制造有限公司 | 一种pdc钻头与牙轮钻头联合破岩的组合钻头 |
CN106285490A (zh) * | 2016-08-30 | 2017-01-04 | 宝鸡石油机械有限责任公司 | 一种牙轮布置在刀翼上的复合钻头 |
CN206972164U (zh) * | 2017-05-04 | 2018-02-06 | 成都市众思诚科技有限公司 | 一种牙轮pdc复合钻头 |
CN107842316A (zh) * | 2017-06-24 | 2018-03-27 | 邓立宇 | 一种井底局部减压的提速钻头 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110158690A (zh) * | 2019-05-16 | 2019-08-23 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种带有混合齿齿板的铣轮及双轮铣槽机 |
CN110158690B (zh) * | 2019-05-16 | 2024-03-01 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种带有混合齿齿板的铣轮及双轮铣槽机 |
CN112709536A (zh) * | 2019-10-25 | 2021-04-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种抗锥铣的pdc钻头 |
CN115596363A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-01-13 | 胜利油田万和石油工程技术有限责任公司(Cn) | 一种非连续性冠部曲线钻头 |
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